19 votos

Limitaciones en cuanto uno puede viajar en el universo

Alguien una vez incorrectamente me dijo que, dada la velocidad de la luz es el límite de velocidad del universo, los extranjeros tienen que vivir cientos de años, si están a distancias de cientos de años luz para llegar a la Tierra.

En un "relativista" y no del universo en expansión, sin embargo, este no es el caso. Como la velocidad se aproxima a la velocidad de la luz, decir $v = 0.999c$, luego tenemos

$\gamma = \frac{1}{\sqrt{1-\frac{(0.999c)^2}{c^2}}} = \frac{1}{\sqrt{1-\frac{0.998001c^2}{c^2}}} = 22.37$

Supongamos que un extranjero desea viajar 100 años luz de su planeta a la Tierra. Si el extranjero está viajando a $v = 0.999c$, se podrá observar la distancia entre el planeta y la Tierra contrato, y medirá el contrato a distancia:

$Distance = \frac{100ly}{\gamma} = \frac{100ly}{22.37} = 4.47$ Años luz.

El Extranjero va a ser capaz de viajar a esta distancia en un tiempo de :

$Time = distance/speed = 4.47/0.999 = 4.47 years$

Es fácil mostrar que, como el del extranjero que la velocidad aumenta, el tiempo de viaje de los 100 años luz de distancia se aproxima a 0. Por lo tanto, puede ser demostrado que gracias a la longitud de la contracción y la dilatación del tiempo de la relatividad especial, todas las partes de un especial relativista del universo son accesibles para un observador con un tiempo de vida finito.

Sin embargo nosotros no vivimos en un puramente relativista especial universo. Vivimos en un universo en expansión. Dado que el universo está en expansión, son algunas de las partes del universo, ya no teóricamente accesibles a los observadores con vida finita de veces?

23voto

Sam Saffron Puntos 1304

Tu pregunta puede ser traducido en "si ahora queremos enviar un poderoso omnidireccional pulso de luz de la tierra en el espacio, habrá galaxias que nunca vea este pulso de luz?"

La respuesta es "sí". Debido a la expansión acelerada del universo, como se describe por el lambda-CDM modelo, sólo galaxias en la actualidad menos de 16 mil millones de años luz (la diferencia entre el cosmológico horizonte de sucesos y la distancia actual a la partícula horizonte) de distancia de nosotros en algún momento de observar el pulso de luz.

Una buena representación visual de esto se puede encontrar en la figura 1 de esta publicación.

14voto

Quakeboy Puntos 121

La respuesta corta es sí, hay a menudo las partes del universo, un observador nunca puede alcanzar debido a la expansión. Aquí están algunos detalles:

Tienes toda la razón en que curva el espacio-tiempo está involucrado en esta pregunta. En primer lugar, permítanme estado un punto obvio. Incluso en el plano espacio-tiempo, siempre hay eventos de un determinado observador no puede llegar. Es decir, si una bomba se encuentra a 1 metro de distancia de usted y es que estallaría en $10^{-15}$ segundos (en su marco de referencia inicial), no se puede llegar a él debido a la velocidad de la luz es demasiado lento. El evento se dijo que se fuera de su causal futuro.

Sin embargo, usted todavía puede llegar a la ubicación en la que la bomba estaba sentado antes de que explotara. Se puede hacer en forma arbitraria poco de tiempo en su reloj moviendo arbitrariamente cerca de $c$. Que es (aproximadamente) el sentido en el que la relatividad especial, le permite llegar a cualquier lugar en el universo" arbitrariamente pequeño momento adecuado.

En la curva el espacio-tiempo (que describe la expansión del universo) surge un nuevo problema. Considere la posibilidad de la bomba de ejemplo descrito anteriormente. Nos gustaría saber si se puede llegar a "el lugar donde la bomba se sentó" en una pequeña cantidad de tiempo apropiado. Sin embargo, este "lugar" no es un concepto definido en GR. En general completamente spacetimes, la mejor que se puede decir es que no se puede llegar a acontecimientos que están fuera de su causal futuro (como la bomba sin explotar).

La buena noticia es que en el caso especial de la cosmología no es una noción de la ubicación donde la bomba se sentó. La idea es imaginar que el universo está lleno de galaxias y decir que dos eventos ocurren al mismo (comoving) ubicación si están cerca de la misma galaxia. El hecho es que en muchos cosmológico soluciones, habrá galaxias que seguir un camino a través del espacio-tiempo que está fuera de su causal futuro. Nunca se puede llegar a ellos (usted puede ser capaz de ver a través de).

Un ejemplo: nuestro universo se está convirtiendo más y más a una expansión exponencial del universo. En ese caso, hay una cierta distancia (16 Glyr para nosotros) de tal manera que cualquier observador más lejos que la distancia nunca puede llegar a usted. Usted puede pensar en esto como ser debido a que la expansión es demasiado rápida para que el observador para volver a la tierra.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X